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DE3239718A1 - QUICK SINTER STEEL AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF - Google Patents

QUICK SINTER STEEL AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF

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DE3239718A1
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DE
Germany
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carbon
mixture
vanadium
sintered
alloy powder
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DE823239718A
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German (de)
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Maeda Tokyo Masayuki
Yoshihara Minoru
Takuma Takashi
Ishibachi Toyoaki
Fuke Yasunori
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Fuji Die Co Ltd
Furukawa Electric Co Ltd
Kanto Denka Kogyo Co Ltd
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Fuji Die Co Ltd
Furukawa Electric Co Ltd
Kanto Denka Kogyo Co Ltd
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Publication of DE3239718A1 publication Critical patent/DE3239718A1/en
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Description

TER MEER -MÜLLER · ST-gfNMEISTEk ·'·· *·." ··'.. Case 1611TER MEER -MÜLLER · ST-gfNMEISTEk · '·· * ·. "··' .. Case 1611

-ei.-egg.

Beschreibungdescription

Gegenstand der Erfindung ist ein neuer Sinter-Schnellarbeitsstahl mit hohem Vanadiumgehalt, der eine ausgezeichnete Kombination von hoher Härte und Duktilität aufweist, sowie ein pulvermetallurgisches Verfahren zu seiner Herstellung. The invention relates to a new sintered high-speed steel with high vanadium content, which has an excellent combination of high hardness and ductility, and a powder metallurgical process for its manufacture.

Schnellarbeitsstahl zeichnet sich gegenüber anderen1 Werkzeugstählen durch seine große Härte in heißem Zustand aus. Er stellt das bevorzugte Werkzeugmaterial für eine Vielzahl von spanabhebenden und formenden Bearbeitungen dar. So findet er Anwendung für Bohrmeißel, Bohrschneiden, Schaftfräser, Bohrer, Fräser, Schneidwerkzeuge, Reibahlen, Stanzwerkzeuge, Schermesser und dergleichen. Ein weiteres, vielfältig angewandtes Werkzeugmaterial sind Wolframcarbid-Co-Sinter-Hartmetalle. Schnellarbeitsstähle sind dem Sintercarbid selbst bei völliger Aushärtung in ihrer Duktilitat überlegen, zeigen jedoch eine unterlegene Härte. Es besteht daher ein Bedürfnis für Schnellarbeitsstähle mit Eigenschaften, die zwischen jenen herkömmlicher Schnellarbeitsstähle und jenen von Sintercarbiden liegen.High-speed steel is distinguished from other 1 tool steels by its great hardness when hot. It is the preferred tool material for a variety of cutting and shaping operations. It is used for drill bits, boring cutters, end mills, drills, milling cutters, cutting tools, reamers, punching tools, shear blades and the like. Another widely used tool material are tungsten carbide co-sintered hard metals. High-speed steels are superior to cemented carbide in terms of their ductility, even when fully hardened, but show an inferior hardness. There is therefore a need for high speed steels with properties between those of conventional high speed steels and those of cemented carbides.

Schnellarbeitsstahl umfaßt eine Matrix aus Martensit, in dem Carbide des Typs M,C, M„,C,, MC (worin M für ein oder mehrere Metalle oder Legierungen steht) fein dispergiert sind, dessen Duktilität überwiegend durch die Eigenschaften der Matrix und dessen Härte durch den Carbidgehalt bestimmt wird. Er enthält. W, Mo, Cr, V, Co, C und Fe als Rest als Hauptbestandteile bei einer nominalen Zusammensetzung von 10 bis 24 % (Gewicht),W + 2Mo (W-Äquivalent), 4 % Cr, 1 bis 5 % V, 0 bis 17 % Co, weniger als 2 % Mn + Si, Rest C und Fe (wobei C im allgemeinen mit Hilfe der folgenden Gleichung berechnet wird:High speed steel comprises a matrix of martensite in which carbides of the type M, C, M ", C", MC (where M stands for an or several metals or alloys) are finely dispersed, the ductility of which is mainly due to the properties the matrix and its hardness is determined by the carbide content. He contains. W, Mo, Cr, V, Co, C and Fe as the remainder as the main components with a nominal composition of 10 to 24% (weight), W + 2Mo (W equivalent), 4% Cr, 1 to 5% V, 0 to 17% Co, less than 2% Mn + Si, remainder C and Fe (where C generally with Is calculated using the following equation:

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3se 1bll3se 1bll

C = 0,19 + 0,017 W-Äquivalente + 0,2 - 0,22 V (%)), worin W und Mo hauptsächlich Carbide des Typs M,C, Cr hauptsächlich Carbide des Typs M.,..C, und V hauptsächlich Carbide des Typs MC (wobei angenommen wird, daß es als VC oder als V.C-. im Stahl vorliegt) bilden und der Gesamtcarbidgehalt im Bereich von 20 bis 30 % liegt.C = 0.19 + 0.017 W equivalents + 0.2 - 0.22 V (%)), wherein W and Mo mainly carbides of the type M, C, Cr mainly carbides of the type M., .. C, and V mainly Carbides of the type MC (it being assumed that it is present as VC or as V.C-. In steel) and the Total carbide content is in the range of 20 to 30%.

Es wurden wiederholt vergebliche Versuche unternommen, den Carbidgehalt zu steigern. Auf der einen Seite wird die Erhöhung des Gehalts an Carbiden des Typs M,C durch Steigern des W-Äquivalents (und auch des Kohlenstoffgehalts) über den oben angegebenen Bereich von einem schnellen Abfall der Duktilität durch die Verschlechterung des Mikrogefüges begleitet. Auf der anderen Seite verbietet sich eine Steigerung des Gehalts an Carbiden des Typs MC durch Erhöhen des Vanadiumgehalts (und auch des Kohlenstoff gehalts j durch Schwierigkeiten beim Schmelzen, da gleichzeitig ein Anstieg der Schmelztemperatur und eine Verbreiterung des Solidus-Liquidus-Bereichs erfolgt. Weiterhin neigen Barren mit einem erhöhten Carbidgehalt, insbesondere mit einem Vanadiumgehalt von mehr als 5 % beim Heißschmieden zum Bruch, indem die groben Carbidnetze aufbrechen, die während der Verfestigung längs der Korngrenzen gebildet worden sind.There have repeatedly been unsuccessful attempts to increase the carbide content. On the one hand, the increase in the content of carbides of the type M, C is carried out by Increasing the W equivalent (and also the carbon content) over the above range from a rapid drop in ductility due to the deterioration of the Accompanied by the microstructure. On the other hand, an increase in the content of carbides of the MC type is prohibited by increasing the vanadium content (and also the carbon content j due to difficulties in melting, since at the same time an increase in the melting temperature and a The solidus-liquidus area has been broadened. Furthermore, billets tend to have an increased carbide content, in particular with a vanadium content of more than 5% in hot forging to break, in that the coarse carbide nets break open, formed along grain boundaries during solidification.

Gemäß einer in jüngster Zeit vorgeschlagenen und wirtschaftlich angewandten Sprühmethode wird ein Strahl einer geschmolzenen Legierung mit einer so hohen Geschwindigkeit, daß die Bildung von grobem Carbid unterdrückt wird, zu Tropf dien abgekühlt, die dann in einer Kapsel entweder durch Heißschmieden oder durch heißisostatisches Pressen zu festen Barren verdichtet werden. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß man auf den oben angesprochenen Schmiedeschritt verzichten kann, unterliegt jedoch Einschränkungen, die sich durch das Versprühen der Schmelze mil. ho-According to a recently proposed and economically used spray method, a jet is a molten Alloy at such a high speed that the formation of coarse carbide is suppressed Drip is cooled, which is then either in a capsule by hot forging or by hot isostatic pressing compacted into solid bars. This process has the advantage that one can rely on the forging step mentioned above can do without, but is subject to restrictions that result from the spraying of the melt mil.

Jase 1611Jase 1611

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ίη — - ίη -

hem VanadiumguhalL und einer zerkleinernden Verformung der Barren ergeben, so daß es nicht möglich ist, den Vanadium gehalt auf mehr als 6,5 % zu steigern.hem vanadium guhalL and a crushing deformation of the Ingots result, so that it is not possible to increase the vanadium content to more than 6.5%.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß
das Einarbeiten von Vanadiumcarbid, das nach dem Einbringen in die Matrix als idealer Verfestiger wirkt, der nur
wenig durch das Vorhandensein anderer Carbide und die Zusammensetzung der Matrix beeinflußt wird, bei den herkömm liehen Methoden dadurch verhindert wird, daß sie sämtlich von einer Legierungsschmelze ausgehen. Im folgenden wird
daher ein Verfahren beschrieben, das nur auf Feststoffreaktionen beruht und welches es ermöglicht, so viel Vana dium wie erwünscht einzubringen, so daß in dieser Weise
The present invention is based on the finding that
the incorporation of vanadium carbide, which, after being introduced into the matrix, acts as an ideal hardener that only
is little affected by the presence of other carbides and the composition of the matrix, is prevented in the conventional borrowed methods that they all start from an alloy melt. The following will
therefore a process described which is based only on solid reactions and which makes it possible to introduce as much Vana medium as desired, so that in this way

ein Schnellarbeitsstahl mit hohem Vanadiumgehalt gebildet wird, der eine gesteigerte Härte und eine wenig verminder te Duktilität aufweist.a high-speed steel with a high vanadium content is formed, which has an increased hardness and a little decreased te ductility.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein harter und dennoch duktiler Sinter-Schnellarbeitsstahl mit hohem Vanadiumgehalt, dessen Eigenschaften zwischen denen eines herkömmlichen Schneilarbeitsstahls und eines Sintercarbids liegen und der die folgende Zusammensetzung aufweist:The invention therefore relates to a hard yet ductile sintered high-speed steel with a high vanadium content, the properties of which lie between those of a conventional cutting tool steel and a cemented carbide and which has the following composition:

1.4 bis 6,2 % C,1.4 to 6.2% C,

10,0 bis 24,0 % W + 2Mo,10.0 to 24.0% W + 2Mo,

3,0 bis 6,0 % Cr,3.0 to 6.0% Cr,

8.5 bis 38 % V,
weniger als 17 % Co,
8.5 to 38% V,
less than 17% Co,

Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.
30
Remainder Fe and unavoidable impurities.
30th

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren
zur Herstellung des harten und dennoch duktilen Sinter-Schnel larbeitsstahls der Zusammensetzung
The invention also relates to a method
for making the hard yet ductile high speed sintered steel of the composition

1,4 bis 6,2 % C,
10,0 bis 24,0 % W + 2Mo,
1.4 to 6.2% C,
10.0 to 24.0% W + 2Mo,

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Case 1611Case 1611

3,0 bis 6,0 % Cr,3.0 to 6.0% Cr,

8,5 bis 38 % V,8.5 to 38% V,

weniger als 17 % Co,less than 17% Co,

Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Legierungsbestandteile in Form der pulverförmigen Oxide mit pulverförmigem Kohlenstoff oder Graphit (nachfolgend der Einfachheit halber als Kohlenstoff bezeichnet) vermischt, die Mischung in einem Wasserstoffstrom erhitzt und in dieser Weise die Mischung durch den zugesetzten Kohlenstoff und den strömenden Wasserstoff gleichzeitig zu einem Legierungspulver reduziert, das Legierungspulver pulverisiert und dabei die notwendigen Einstellungen oder Anpassungen der Zusammensetzung bewirkt, das Legierungspulver' zu einem verdichteten Körper preßt, den verdichteten Körper im Vakuum sintert, den gesinterten Körper gegebenenfalls heißisostatisch preßt und schließlich die Matrix des gesinterten Körpers durch eine Wärmebehandlung in Martensit umwandelt. Remainder Fe and unavoidable impurities, which is characterized by the fact that the alloy components in the form of powdery oxides with powdery Carbon or graphite (hereinafter referred to as carbon for the sake of simplicity) mixed, the mixture heated in a hydrogen stream and in this Convert the mixture through the added carbon and the flowing hydrogen into an alloy powder at the same time reduced, the alloy powder pulverized and thereby making the necessary adjustments or adjustments to the composition, 'the alloy powder' into one pressed compacted body, sintered the compacted body in a vacuum, the sintered body, if necessary, hot isostatic presses and finally converts the matrix of the sintered body into martensite by a heat treatment.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein einfaches Verfahren zur Herstellung des harten und dennoch duktilen Sinter-Schnellarbeitsstahls der ZusammensetzungAnother object of the invention is a simple method for producing the hard yet ductile Composition sintered high speed steel

1.4 bis 6,2 % C,1.4 to 6.2% C,

10,0 bis 24,0 % W + 2Mo,
3,0 bis 6,0 % Cr,
10.0 to 24.0% W + 2Mo,
3.0 to 6.0% Cr,

8.5 bis 38 % V, weniger als 17 % Co,8.5 to 38 % V, less than 17% Co,

Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, welches die Steuerung der Korngröße des Vanadiumcarbids in dem Stahl ermöglicht und dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Legierungsbestandteile in Form der pulverförmigen Oxide mit pulverförmigem Kohlenstoff vermischt und dabei den Vanadiumoxidcjohalt auf einen niedrigen Wert einstellt, die Mischung in einem Wasserstoffstrom erhitzt undBalance Fe and unavoidable impurities, which control the grain size of the vanadium carbide in the steel made possible and characterized in that the alloy components are in the form of powdery Oxides mixed with powdered carbon and adjusts the vanadium oxide content to a low value, the mixture is heated in a stream of hydrogen and

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dadurch die Mischung durch den zugesetzten Kohlenstoff und den strömenden Wasserstoff gleichzeitig zu einem Legierungspulver reduziert, das reduzierte Legierungspulver mit pulverförmigem Vanadiumcarbid auf den gewünschten Wert anreichert, die erhaltene Mischung pulverisiert und dabei erforderlichenfalls die Korrekturen des Kohlenstoffgehalts vornimmt, die Mischung zu einem verdichteten Körper preßt, den verdichteten Körper im Vakuum sintert, den erhaltenen gesinterten Körper gegebenenfalls heißisostatisch preßt und schließlich die Matrix des gesinterten Körpers durch eine Wärmebehandlung in Martensit umwandelt.thereby the mixture through the added carbon and the flowing hydrogen is reduced at the same time to an alloy powder, the reduced alloy powder with powdery Vanadium carbide enriched to the desired value, pulverized the mixture obtained, and if necessary makes corrections to the carbon content, presses the mixture into a compacted body, sintering the compacted body in a vacuum, optionally hot isostatic pressing of the sintered body obtained and finally converting the matrix of the sintered body into martensite by heat treatment.

Der erfindungsgemäße Sinter-Schnellarbeitsstahl zeichnet sich dadurch aus, daß er außergewöhnlich große Mengen von feinteiligen Carbiden des Typs MC in gleichförmiger Verteilung in der Matrix enthält und eine erhöhte Härte und eine wenig verminderte Duktilität aufweist.The sintered high-speed steel according to the invention is characterized is characterized in that it contains exceptionally large amounts of finely divided carbides of the type MC in uniform distribution in the matrix and an increased hardness and has a little reduced ductility.

Die zulässigen Bereiche für die verschiedenen Legierungsbestandteile sind für herkömmliche Schnellarbeitsstähle üblich. Sie werden daher erfindungsgemäß ebenfalls angewandt, abgesehen von der Tatsache, daß der erfindungsgemäße Schneilarbeitsstahl sich in seiner Zusammensetzung von den herkömmlichen Schnellarbeitsstählen durch seinen erhöhten Gehalt an Vanadium und damit verbundenem Kohlenstoff unterscheidet. Die Steigerung des Vanadiumgehalts beeinfluß die anerkannten Bereiche für die anderen Legierungsbestandteile nicht. Dies beruht darauf, daß Vanadium den stärksten Carbidbildner in Stahl darstellt und sein Carbid sich in der Matrix wie ein unabhängiger Bestandteil verhält, der durch die Anwesenheit anderer Elemente nur wenig beeinflußt wird. Wenngleich Vanadium in beliebigen Mengen zugesetzt werden kann, ist es erwünscht, seinen Gehalt unter 38 % zu halten. Die spanabhebende Bearbeitung ist bis zu einem Zusatz von bis zu 20 % ohne wei-The permissible ranges for the various alloy components are common for conventional high-speed steels. They are therefore also used according to the invention, apart from the fact that the inventive In terms of its composition, high-speed steel differs from conventional high-speed steel increased content of vanadium and associated carbon. The increase in the vanadium content does not affect the approved ranges for the other alloy components. This is because vanadium represents the strongest carbide former in steel and its carbide is like an independent component in the matrix behaves, which is little influenced by the presence of other elements. Albeit vanadium in any In amounts that can be added, it is desirable to keep its content below 38%. Machining up to an addition of up to 20%

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teres und bis zu einer Zugabe von 25 % noch möglich. Das Schleifen wird bei Zugabemengen von 38 % schwierig, während darüber die Neigung zum Sprödewerden und zu einem Verlust der Duktilität besteht. Bezüglich der unteren Grenze ist zu bemerken, daß wesentliche Vorteile der Vanadiumzugabe bei einer Menge von etwa 8,5 % auftreten, wie es durch das nachfolgende Beispiel 3 erläutert wird.teres and still possible up to an addition of 25%. The Grinding becomes difficult with added amounts of 38%, while above this the tendency to become brittle and to one There is loss of ductility. Regarding the lower It should be noted that there are significant advantages to adding vanadium occur at an amount of about 8.5%, as illustrated by Example 3 below.

Der erfindungsgemäße Schneilarbeitsstahl wird mit Hilfe eines pulvermetallurgischen Verfahrens hergestellt, bei dem die Herstellung eines sinterfähigen Legierungspulvers wesentlich ist. Das Legierungspulver wird dadurch hergestellt, daß man zunächst die Legierungsbestandteile in Form der pulverförmigen Oxide mit pulvcrförmigem Kohlenstoff vermischt, dann die Mischung auf eine Teilchengröße von weniger als 10 pm, vorzugsweise weniger als 5 μπι, vermahlt und schließlich in einem Wasserstoffstrom reduziert. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß die Reduktion der Oxidmischung mit Hilfe von Kohlenstoff oder Was- serstoff allein bei einer derart hohen Temperatur einsetzt, daß eine flüssige Phase auftreten kann, so daß ein Kornwachstums und eine Zusammenbailung der reduzierten Teilchen in solch einem Ausmaß erfolgen kann, daß die sich anschließende Pulverisierung beeinträchtigt wird.The cutting tool steel according to the invention is with the help a powder metallurgical process, in which the production of a sinterable alloy powder is essential. The alloy powder is produced by first converting the alloy components into Form of the powdery oxides with powdery carbon mixed, then the mixture to a particle size of less than 10 μm, preferably less than 5 μm, ground and finally reduced in a hydrogen stream. In this context it should be noted that the reduction of the oxide mixture with the aid of carbon or water hydrogen used alone at such a high temperature that a liquid phase can occur, so that a Grain growth and a clustering of the reduced Particles can occur to such an extent that the subsequent pulverization is impaired.

Die Erfindung beruht hier auf der Erkenntnis, daß bei gleichzeitiger Anwesenheit von Kohlenstoff und Wasserstoff die Reduktion bei einer so niedrigen Temperatur durchgeführt werden kann, daß das Auftreten eines Kornwachstums praktisch vermieden wird. Die Erfindung beruht auf der weiteren Erkenntnis, daß gleichzeitig mit der Reduktion ein Legieren der Bestandteile erreicht werden kann.The invention is based here on the knowledge that with the simultaneous presence of carbon and hydrogen the reduction can be carried out at such a low temperature that grain growth occurs is practically avoided. The invention is based on the further knowledge that simultaneously with the reduction alloying of the constituents can be achieved.

Kohlenstoff wird zu der Oxidmischung in einem Überschuß zum Zwecke der Lösung und der Carbidbildung zugesetzt, wo-Carbon becomes an excess of the oxide mixture added for the purpose of solution and carbide formation, where-

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Ca so 1611Ca so 1611

bei die überschüssige Menge der Hälfte der theoretischen Menge entspricht, die zur Reduktion der Oxide zu Kohlenmonoxid notwendig ist, wobei der Wasserstoff die restliche Hälfte beitragt. Es versteht sich, daß diese Mengen in Abhängigkeit von den spezifischen Reduktionsbedingungen modifiziert werden können unter Berücksichtigung der Wasserstoffzuführungsrate, der Heizrate und Heizzeit, der Dimensionen des verwendeten Ofens etc. Für die Reduktion genügt im allgemeinen ein dreistündiges Erhitzen auf etwa 10000C. Das reduzierte Legierungspulver sollte vorzugswei se weniger als 1 % restlichen Sauerstoff enthalten. Die Entfernung des restlichen Sauerstoffs und/oder die Erhöhung des Anteils des gelösten Kohlenstoffs kann gewünschtenfalls bei dem anschließenden Sintervorgang erreicht werden durch eine zusätzliche Zugabe von Kohlenstoff auf der Grundlage der Zusammensetzungsanalyse des reduzierten Pulvers. Wenngleich die Beseitigung überschüssigen gelösten Kohlenstoffs im Prinzip in ähnlicher Weise erreicht werden kann dadurch, daß man zusätzliche Oxide zu dem reduzierten Pulver zusetzt, führt dies im allgemeinen zu Steuerschwierigkeiten und einer Verschlechterung der Qualität des gesinterten Produkts. Somit sollten die Reduktionsbedingungen eher so eingestellt werden, daß das reduzierte Pulver vom vollständig reduzierten Zustand etwas zur KohlenstoffUnterschußseite verschoben ist.where the excess amount corresponds to half of the theoretical amount necessary to reduce the oxides to carbon monoxide, with the hydrogen contributing the remaining half. It goes without saying that these amounts can be modified as a function of the specific reduction conditions, taking into account the hydrogen supply rate, the heating rate and heating time, the dimensions of the furnace used, etc. For the reduction, heating to about 1000 ° C. for three hours is generally sufficient Alloy powder should preferably contain less than 1% residual oxygen. The removal of the remaining oxygen and / or the increase in the proportion of the dissolved carbon can, if desired, be achieved in the subsequent sintering process by an additional addition of carbon on the basis of the composition analysis of the reduced powder. Although the removal of excess dissolved carbon can in principle be achieved in a similar manner by adding additional oxides to the reduced powder, this generally leads to control difficulties and a deterioration in the quality of the sintered product. Thus, the reduction conditions should rather be set so that the reduced powder is slightly shifted from the fully reduced state to the carbon deficit side.

Das reduzierte Pulver wird erneut auf eine Teilchengröße von weniger als 10 pm, vorzugsweise weniger als 5 μΐη, pulverisiert, wobei die notwendigen Einstellungen des Kohlenstoffgehalts durchgeführt werden, wonach es mit einem geeigneten Bindemittel, beispielsweise Paraffin, versetzt, verdichtet und gesintert wird. Die Entfernung des Wachses kann unabhängig oder in einem frühen Stadium des Sinterns bewirkt werden. Das Erhitzen erfolgt im Vakuum oder in einer nichtoxidierenden Atmosphäre von wenigerThe reduced powder is again reduced to a particle size of less than 10 μm, preferably less than 5 μm, pulverized, making the necessary adjustments to the carbon content, after which it is with a suitable binder, for example paraffin, is added, compacted and sintered. The removal of the Waxing can be effected independently or at an early stage of the sintering. The heating takes place in a vacuum or in a non-oxidizing atmosphere of less

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als 0,133 mbar (0,1 mmHg), um die Entfernung der Gase (überwiegend Kohlenmonoxid) aus dem verdichteten Produkt/ insbesondere bei Temperaturen zwischen 900 und HOO0C zu begünstigen. Bei der Auswahl der Sintertemperatur im Festphasenbereich sind längere Heizdauern bei niedrigen Temperaturen und ein beschleunigtes Kornwachstum bei hohen Temperaturen zu berücksichtigen. In Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Legierung liegt die Sintertemperatur im allgemeinen im Bereich von 10500C (hoher Vanadiumgehalt) bis 125O0C (niedriger Vanadiumgehalt), bei Sinterzeiten von 1 Stunde bis 2 Stunden. Die Dichten des gebildeten Produkts sollten im allgemeinen 95 % der theoretischen Dichte übersteigen. Man kann den Sintervorgang bei einer Dichte von etwa. 95 % beenden und anschließend das Material heißisostatisch pressen, um die volle Dichte zu erreichen, insbesondere dann, wenn hohe Duktilitäten angestrebt werden, oder man kann die Sintertemperaturen steigern, um Dichten von 98 bis 99 % zu erreichen, wenn die hohe Härte gegenüber der guten Duktilität bevorzugt ist.than 0.133 mbar (0.1 mmHg) in order to promote the removal of the gases (predominantly carbon monoxide) from the compressed product / in particular at temperatures between 900 and HOO 0 C. When selecting the sintering temperature in the solid phase range, longer heating times at low temperatures and accelerated grain growth at high temperatures must be taken into account. Depending on the composition of the alloy, the sintering temperature is generally in the range of 1050 0 C (high vanadium contents) to 125O 0 C (low vanadium contents), at sintering times ranging from 1 hour to 2 hours. The densities of the product formed should generally exceed 95% of theoretical density. You can start the sintering process at a density of about. Finish 95% and then hot-isostatically press the material in order to achieve full density, especially if high ductilities are desired, or you can increase the sintering temperatures in order to achieve densities of 98 to 99% if the high hardness compared to the good Ductility is preferred.

Die Wärmebehandlung erfolgt in üblicher Weise, d. h. die Austenitisierung bei etwa 12000C, das Abkühlen in der Luft, das gegebenenfalls durch Austempern bei etwa SOO0C unterbrochen wird, um große Sinterkörper von thermischen Spannungen zu befreien, und zwei- bis dreimaliges Tempern bei Temperaturen zwischen 500 und 6000C zur Umwandlung des restlichen Austenits in Martensit und zur Förderung der Carbidausscheidung in der Matrix.The heat treatment is carried out in conventional manner, that is, the austenitizing at about 1200 0 C, the cooling in the air, which is optionally interrupted by austempering at about SOO 0 C to liberate large sintered body of thermal stresses, and two to three times tempering at Temperatures between 500 and 600 ° C. for converting the remaining austenite into martensite and for promoting carbide precipitation in the matrix.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Legierungspulvers mit hohem Vanadiumgehalt besteht darin, die Oxidmischung mit einem niedrigen Vanadiumgehalt zu bilden und anschließend das reduzierte Produkt mit pulverförmigem Vanadiurncarbid anzureichern. Der wesentliche Vorteil dieser zweistufigen Vanadiumcarbid-Anreicherung besteht neben derAnother method of making a high vanadium alloy powder is through the oxide mixture with a low vanadium content and then the reduced product with powdered vanadium carbide to enrich. The main advantage of this two-stage vanadium carbide enrichment is in addition to the

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Vereinfachung der Reduktion der Oxidmischung darin, daß man die Korngröße des Carbids des Typs MC im Hinblick auf jene der Matrix steuern kann, d. h. feine MC-Körnchen in feinen Matrixkörnchen oder relativ grobe MC-Körnchen inSimplification of the reduction of the oxide mixture in that the grain size of the MC-type carbide can be controlled in relation to that of the matrix; H. fine MC granules in fine matrix granules or relatively coarse MC granules in

.5 feinen Matrixkörnchen, eine Maßnahme, die mit dem oben beschriebenen Verfahren nicht möglich ist. Es bestehen jedoch Situationen, bei denen grobe Carbidkörnchen gegenüber feinen Carbidkörnchen und umgekehrt bevorzugt sind. Beispielsweise zeigen die ersteren bei hohen Gleitgeschwindigkeiten in trockenem Zustand eine größere Verschleißfestigkeit als die letzteren..5 fine matrix granules, a measure not possible with the method described above. There are however, situations where coarse carbide grains are preferred over fine carbide grains and vice versa. For example, the former show at high sliding speeds when dry, a greater wear resistance than the latter.

Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:The invention is described in more detail below with reference to FIG the accompanying drawings explained. In the drawings show:

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Querbruchfestigkeit undFig. 1 is a graph of the transverse breaking strength and

Fig. 2 der HärteFig. 2 of hardness

von vanadiumreichen Legierungen, derenof alloys rich in vanadium, their

Vanadiumgehalt in der Grundzusammensetzung SKH57 erfindungsgemäß variiert wurde, undVanadium content in the basic composition SKH57 was varied according to the invention, and

Fig. 3 eine Mikrophotographie einer heißisostatisch gepreßten Legierung mit einem VaFigure 3 is a photomicrograph of a hot isostatic pressed alloy having a Va

nadiumgehalt von 20 % in abgeschrecktem Zustand.nadium content of 20% in the quenched condition.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.The following examples serve to further illustrate the invention.

Beispiel 1example 1

Zur Herstellung eines Legierungspulvers einer Zusammen-Setzung, die der der JIS-Norm SKH 57 entspricht (10 % W,For the production of an alloy powder with a composition that corresponds to the JIS standard SKH 57 (10% W,

* 4* 4

TER MEER · MÜLLER ■ STE*NMEISTCTV!·* *··"·*·· Case 1611TER MEER · MÜLLER ■ STE * NMEISTCTV ! · * * ·· "· * ·· Case 1611

- 4-4 -- 4-4 -

-M --M -

3,5 % Mo, 4 % Cr, 3,5 % V, 10 % Co, j 1,2 5"% C, Rest Fe), jedoch einen erhöhten Gehalt an V und C aufweist (20 % bzw. 4,88 %) vermischt man 1,261 kg WO,, 0,525 kg MoO3, 0,585 kg Cr2O3, 2,942 kg V3O3, 1,271 kg CoO und 6,808 kg Fe2°3 (welches Fe3O3 0,4 % Si und ebensoviel Mn enthält), die jeweils in Form eines Pulvers mit einer Teilchengröße von 5 bis 10 pm vorliegen, innig mit 2,428 kg Ruß, der in einer Kugelmühle auf eine Teilchengröße von weniger als 5 pm pulverisiert worden ist, wonach man das Material ohne ein Bindemittel zu Pellets verformt, schnell in einem Wasserstoffstrom auf 10500C erhitzt und während 3 Stunden bei dieser Temperatur hält. Die angewandten Reduktionsbedingungen sind:3.5% Mo, 4% Cr, 3.5% V, 10% Co, j 1.2 5 "% C, remainder Fe), but has an increased content of V and C (20% and 4.88, respectively %) are mixed 1.261 kg WO ,, 0.525 kg MoO 3 , 0.585 kg Cr 2 O 3 , 2.942 kg V 3 O 3 , 1.271 kg CoO and 6.808 kg Fe 2 ° 3 (which Fe 3 O 3 0.4% Si and contains just as much Mn), each in the form of a powder with a particle size of 5 to 10 μm, intimately with 2.428 kg of carbon black, which has been pulverized in a ball mill to a particle size of less than 5 μm, after which the material is removed without a binder formed into pellets, heated quickly in a hydrogen stream to 1050 ° C. and held at this temperature for 3 hours. The reduction conditions used are:

Beschickung: 10 kg
Abmessungen des Ofens (Kastentyp): 128 1 Wasserstoffzuführungsgeschwindigkeit: 0,23 l/min Aufheizgeschwindigkeit: 40C /min.
Load: 10 kg
Dimensions of the furnace (box type): 128 1 hydrogen feed rate: 0.23 L / min heating rate: 4 0 C / min.

Von den 2,428 kg des zugesetzten Kohlenstoffs bilden 1,94 kg die Hälfte der theoretischen 3,88 kg, die zur Reduktion der Metalloxide zu CO notwendig sind, während die restlichen 0,488 kg gelöst werden. Das erhaltene Legierungspulver besitzt ein Schüttgewicht von 1,0 g/cm3 und enthalt 1,2 % Restsauerstoff und 3,80 % gelösten Kohlenstoff. Das pelletisierte Legierungspulver läßt sich ohne weiteres auf die ursprüngliche Teilchengröße, pulverisieren, wobei eine Kohlenstoffkorrektur durch Zugabe von 1,98 % Kohlenstoff erfolgte, wovon 0,9 % zur Entfernung des Restsauerstoffs und 1,08 % zur weiteren Lösung bestimmt sind.Of the 2.428 kg of added carbon, 1.94 kg form half of the theoretical 3.88 kg required to reduce the metal oxides to CO, while the remaining 0.488 kg are dissolved. The alloy powder obtained has a bulk density of 1.0 g / cm 3 and contains 1.2% residual oxygen and 3.80% dissolved carbon. The pelletized alloy powder can easily be pulverized to the original particle size, carbon being corrected by adding 1.98% carbon, 0.9% of which is intended for removing the residual oxygen and 1.08% for further dissolution.

Aus dem eingestellten Legierungspulver, das mit 4 % Paraffin vermischt wird, bildet man Probestücke mit einer Dicke von 6 mm, einer Breite von 10 mm und einer Länge von 30 mm durch Verdichten, wonach man sie bei 0,07 mbar (0,0') Torr)The adjusted alloy powder mixed with 4% paraffin is used to form test pieces with a thickness of 6 mm, a width of 10 mm and a length of 30 mm by compaction, after which they are at 0.07 mbar (0.0 ') Torr)

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-1W-- 1 W-

sintert. Vor dem Sintern während 90 Minuten bei 11800C bewirkt man ein Entwachsen bei 3000C und ein Entgasen bei 900. bis 11000C. In dieser Weise erhält man einen gesinterten Körper mit einer Dichte von 96 %, der während 40 Minuten bei 11500C und 981 bar (1000 Atmosphären) durch heißisostatisches Pressen auf eine Dichte von 100 % gebracht wird, wonach man eine austenitisierende Wärmebehandlung während 3 Minuten bei 11100C durchführt, an der Luft abkühlt und dreimal während 2 Stunden bei 5600C tem-10. pert. .sinters. Effected prior to sintering for 90 minutes at 1180 0 C to a dewaxing at 300 0 C and a degassing at 900 to 1100 0 C. In this manner, the for 40 minutes at 1150 obtained a sintered body having a density of 96%, 0 C and 981 bar (1000 atmospheres) is brought to a density of 100% by hot isostatic pressing, after which an austenitizing heat treatment is carried out for 3 minutes at 1110 0 C, cooled in the air and heated three times for 2 hours at 560 0 C 10. pert. .

Zur Bestimmung des Ausmaßes, in dem die mechanischen Eigenschaften durch den Vanadiumgehalt und das heißisostatische Pressen beeinflußt werden, werden in ähnlicher Weise zu der oben beschriebenen Proben hergestellt, die 3 bis 40 % Vanadium enthalten und werden dann bezüglich ihrer Querbruchfestigkeit (Fig. 1) und Härte. (Fig. 2) untersucht. Die in der Fig. 1 angegebenen Symbole "a" und "a1" stehen für Proben, die mit bzw. ohne heißisostatisches Pressen gebildet worden sind, eine Differenzierung, die in der Fig. 2 verschwindet. Wenngleich die Steigerung der Härte von einer langsamen Abnahme der Duktilität begleitet wird, wird dennoch eine hohe Querbruchfestigkeit von 210 bis 230 kg/cm2 wie bei herkömmlichen Schnei larbeits-stählen bei einer erfindungsgemäßen Legierung mit einem Vanadiumgehalt von 35 % ohne heißisostatisches Pressen aufrechterhalten. Die günstige Wirkung des heißisostatischen Pressens auf die Duktilität ist offensichtlich, insbesondere im Bereich niedriger Vanadiumgehalte. Die Querbruchfestigkeiten von Proben, die ohne heißisostatisches Pressen, jedoch durch erhöhte Sintertemperaturen erhalten worden sind, liegen zwischen den Kurven "a" und "a1" der Fig. 1, was die Möglichkeit andeutet, in jenen Fällen auf das heißisostatische Pressen verzichten zu können, da eine hohe Querbruchfestigkeit nicht notwendigTo determine the extent to which the mechanical properties are influenced by the vanadium content and the hot isostatic pressing, samples are prepared in a manner similar to that described above, which contain 3 to 40% vanadium and are then tested for their transverse breaking strength (FIG. 1) and Hardness. (Fig. 2) examined. The symbols "a" and "a 1 " shown in FIG. 1 stand for samples which have been formed with and without hot isostatic pressing, a differentiation which disappears in FIG. Although the increase in hardness is accompanied by a slow decrease in ductility, a high transverse breaking strength of 210 to 230 kg / cm 2, as in conventional cutting steels, is maintained with an alloy according to the invention with a vanadium content of 35% without hot isostatic pressing. The beneficial effect of hot isostatic pressing on ductility is evident, especially in the low vanadium range. The transverse rupture strengths of samples obtained without hot isostatic pressing but through increased sintering temperatures lie between curves "a" and "a 1 " in FIG. 1, which indicates the possibility of being able to do without hot isostatic pressing in those cases , since a high transverse breaking strength is not necessary

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-VG--VG-

ist. Durch die Zugabe von 10 % V oder mehr können Härten erreicht werden, die jene des CIS V4 Co-Sintercarbids, welches 66 HRC ist, übersteigen. Es hat sich gezeigt, daß Legierungen, die 10 bis 15 % V enthalten, eine Bruchneigung besitzen, wenn sie nicht zwischen 900 und 11000C heißgeschmiedet werden. Somit ist eine weitere Verdichtung dieser Legierungen mit hohem Vanadiumgehalt nur durch die Anwendung des heißisostatischen Pressens möglich. Die Fig. 3 zeigt eine Mikrophotographie (Vergrößerung 400) einer heißisostatisch gepreßten erfindungsgemäßen Legierung mit einem Vanadiumgehalt von 20 % in abgeschrecktem Zustand, die die gleichmäßige Dispersion feiner VC-Carbidteilchen erkennen läßt.is. By adding 10% V or more, hardnesses can be achieved that exceed that of the CIS V4 Co cemented carbide, which is 66 HRC. It has been found that alloys containing 10 to 15% V, a tendency to fracture own, if they are not hot forged between 900 and 1100 0 C. This means that further densification of these alloys with a high vanadium content is only possible by using hot isostatic pressing. 3 shows a photomicrograph (magnification 400) of a hot isostatically pressed alloy according to the invention with a vanadium content of 20% in the quenched state, which shows the uniform dispersion of fine VC carbide particles.

B e i s ρ i e 1 2B e i s ρ i e 1 2

Zur Herstellung der 20 % V enthaltenden Legierung von Beispiel 1 wendet man ein anderes Verfahren an. Man benützt die gleichen Mengen der Metalloxide, wie sie in Beispiel 1 angegeben sind, mit der Ausnahme von V„O-, und vermischt sie innig mit 1,6 kg Ruß, wonach man das Material auf eine Dichte von weniger als 5 μπ\ pulverisiert und unter den gleichen Bedingungen reduziert, wie es in Beispiel 1 angegeben ist. Die Analysen zeigen einen Restsauerstoffgehalt von 1,1 % und einen Gehalt an gelöstem Kohlenstoff von 0,2 % in dem reduzierten Pulver. Das Pulver wird dann mit 0,06 kg Kohlenstoff und 2,470 kg pulverförmigem Vanadiumcarbid (Teilchengröße 7 μπι) versetzt, weiter vermischt und auf eine Teilchengröße von unter 5 .μπι pulverisiert.A different procedure is used to prepare the alloy of Example 1 containing 20% V. One uses the same amounts of the metal oxides as given in Example 1, with the exception of V "O-, and mixed they intimately with 1.6 kg of carbon black, after which the material is pulverized to a density of less than 5 μπ \ and under the Reduced the same conditions as indicated in Example 1. The analyzes show a residual oxygen content of 1.1% and a dissolved carbon content of 0.2% in the reduced powder. The powder is then with 0.06 kg carbon and 2.470 kg powdered vanadium carbide (Particle size 7 μπι) added, further mixed and pulverized to a particle size of below 5 .μπι.

Die anschließenden Maßnahmen, wie das Verdichten, das Sintern, das heißisostatische Pressen und die Wärmebehandlung erfolgen nach der in Beispiel 1 angegebenen Weise. Es lassen sich keine Unterschiede in der Härte, der Querbruchfestigkeit und des Mikrogefüges zwischen den Proben, die aus dem Pulver des Beispiels 1 hergestellt worden sindThe subsequent measures, such as compacting, the Sintering, hot isostatic pressing and heat treatment are carried out in the manner indicated in Example 1. There are no differences in hardness, transverse breaking strength and microstructure between the samples, which have been prepared from the powder of Example 1

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und der Probe dieses Beispiels feststellen.and determine the sample of this example.

Wenn man ein reduziertes Legierungspulver erfindungsgemäß anwenden will, muß sein Gehalt an gelöstem Kohlenstoff vorzugsweise möglichst niedrig liegen, da die Gesamtmenge aus diesem Kohlenstoff und jenem, der durch das zugesetzte Vanadiumcarbid eingebracht wird, den gewünschten Wert übersteigen kann, was jedoch von den Kohlenstoff- und Vanadiumgehalten des zugesetzten Mittels und des Materials abhängt, dem der Zusatz zugegeben wird. Wenn ein Kohlenstoffüberschuß befürchtet wird, wird empfohlen, ein nichtstöchiometrisches VC mit niedrigem Kohlenstoffgehalt zu verwenden oder den überschüssigen Kohlenstoff in der anschließenden Sinterstufe durch den Restsauerstoffgehalt des Legierungspulvers zu verbrauchen.When using a reduced alloy powder according to the invention wants to apply, its content of dissolved carbon must preferably be as low as possible, since the total amount from this carbon and that introduced by the added vanadium carbide, the desired value can exceed what, however, from the carbon and vanadium contents depends on the agent added and the material to which the additive is added. When an excess of carbon It is feared it is recommended to use a non-stoichiometric VC with low carbon content too or use the excess carbon in the subsequent sintering stage due to the residual oxygen content of the alloy powder to consume.

Beispiel 3Example 3

Man bereitet aus den Legierungen des Beispiels 1 mit Vanadiumgehalten von 3,5, 7,5 und 8,5 % Drehstähle oder Drehzähne mit einem quadratischen Querschnitt von 10 mm und vergleicht sie bezüglich ihres Drehverhaltens unter Verwendung eines SUS 27-Stabs von einem Durchmesser von 50 mm, wobei man bei einer Drehzahl von 390 min ,einerThe alloys of Example 1 are prepared with vanadium contents of 3.5, 7.5 and 8.5% turning tools or turning teeth with a square cross-section of 10 mm and compares them with regard to their turning behavior under Use of a SUS 27 rod with a diameter of 50 mm, whereby at a speed of 390 min, one

25- Zuführungsgeschwindigkeit von 0,25 mm/Umdrehung und einer Schneidtiefe von 2,5 mm arbeitet. Man verwendet ein Schneidfluid. Der Drehstahl ist so geformt, daß der Spitzenspannwinkel 10°, der Seitenansatzwinkel 15°, der Hinterstellwinkel 6°, der Rückwärtsschneidewinkel 5°, der Seitenschneidenkantenwinkel 5° und der Kantenradius 2 mm betragen. Man vergleicht die Schneidwerkzeuglebensdauer auf der Grundlage des abgedrehten Axialabstands in Abhängigkeit von der Flankenabnutzung. Der Drehstahl aus den Legierungen mit einem Vanadiumgehalt von 3,5 bzw. 7,5 % ermöglicht lediglich 12 mm, während der Drehstahl25- feed speed of 0.25mm / revolution and one Cutting depth of 2.5 mm works. A cutting fluid is used. The turning tool is shaped so that the tip clamping angle 10 °, the side approach angle 15 °, the rear angle 6 °, the backward cutting angle 5 °, the The side cutting edge angle is 5 ° and the edge radius is 2 mm. Compare cutting tool life on the basis of the machined axial distance as a function of the flank wear. The turning tool off the alloys with a vanadium content of 3.5 resp. 7.5% allows only 12 mm, while the turning tool

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mit einem Vanadiumgehalt von 8,5 % die zulässige Abnutzungsgrenze bei einer Untersuchung bei 38 mm noch nicht erreicht hat. Bei anderen Vergleichen der Verschleißfestigkeit werden Änderungen bezüglich des Hinterschneidungswinkels (0.°), des Seitenschneidekantenwinkels (10°) und des Kantenradius (1 mm) durchgeführt. In diesem Fall versagen die Legierungen mit einem Vanadiumgehalt von 3,5 % bzw. 7,5 % bei 35 mm, während der Drehstahl aus der Legierung mit einem Vanadiumgehalt von 8,5 % noch bei 75 mm einen guten Oberflächenfinish ermöglicht. . ■With a vanadium content of 8.5%, the permissible wear limit when examined at 38 mm is not yet has reached. Other comparisons of wear resistance will show changes in the undercut angle (0. °), the side cutting edge angle (10 °) and the edge radius (1 mm). In this case the alloys with a vanadium content of 3.5% or 7.5% at 35 mm fail, while the turning steel from the Alloy with a vanadium content of 8.5% enables a good surface finish even at 75 mm. . ■

Dabei ergeben sich keine Änderungen der Ergebnisse in Abhängigkeit davon, ob man die Drehstähle heißisostatisch preßt oder nicht. Daraus ist ersichtlich, daß der angestrebte Effekt der Vanadiumanreicherung sich bei einem Zusatz von 8 % oder mehr deutlich manifestiert.There are no changes in the results depending on the results whether the turning tools are hot isostatically pressed or not. From this it can be seen that the desired The effect of the vanadium enrichment is clearly manifested with an addition of 8% or more.

Obgleich ein handelsüblicher gesprühter Schnellarbeitsstahl (ASP 60 TM) lediglich 6,5 % Vanadium enthält, erweist er sich dem Drehstahl mit einem Vanadiumgehalt von 7,5 % als überlegen und mit dem erfindungsgemäßen Drehstahl mit einem Vanadiumgehalt von 8,5 % vergleichbar, im Gegensatz zu der Erwartung, daß das Schneideverhalten oder . Drehverhalten um so größer ist, je höher der Vanadiumgehalt ist. Die verglichenen Legierungen unterscheiden sich jedoch sowohl im Hinblick auf ihre Zusammensetzung als auch im Hinblick auf ihre Herstellungsmethode. Daß die Verschleißfestigkeit mit zunehmendem Vanadiumgehalt zunimmt, wurde durch zusätzliche Untersu- chungen von Drehstählen der gleichen Grundzusammensetzung mit einem Vanadiumgehalt von 10 bzw. 15 % bestätigt.Although a commercially available sprayed high-speed steel (ASP 60 TM) contains only 6.5% vanadium, it turns out to be the turning steel with a vanadium content of 7.5% as superior and comparable to the turning tool according to the invention with a vanadium content of 8.5%, contrary to the expectation that the cutting behavior or. The higher the vanadium content, the greater the rotational behavior is. However, the compared alloys differ both in terms of their composition as well as in terms of their manufacturing method. The fact that the wear resistance increases with increasing vanadium content has been confirmed by additional investigations Findings of turning steels of the same basic composition with a vanadium content of 10 and 15% are confirmed.

Beispiel 4
Aus den Legierungen des Beispiels 1 mit einem Vanadiumge-
Example 4
From the alloys of Example 1 with a vanadium

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-Uä --Uä -

halt von 3,5 % und 15 % bildet man zweiköpfige Schaftfräser mit einem Durchmesser von 10 mm und vergleicht sie bezüglich des Walzenstirnfräsens eines SKD 11-Werkzeugstahlblocks aus HRC 23 bei einer Drehzahl von 580 min , einer Zuführungsgeschwindigkeit von 51 mm/min und einer Schneidtiefe von 9 mm, wobei man ohne Schneidfluid arbeitet. Man vergleicht die Lebensdauer in Abhängigkeit von der Frässtrecke bis zu dem Zeitpunkt, da die Werkzeuge eine Flankenabnützung von 0,08 mm aufweisen. Der Schaftfräser aus der Legierung mit einem Vanadiumgehalt von 3,5 % erreicht diese Abnützung bei 800 mm, während der Schaftfräser aus der Legierung mit einem Vanadiumgehalt von 15 % bei 1600 mm lediglich eine Flankenabnutzung von 0,03 mm aufweist und damit eine um mehr als 500 % bessere Leistung als der Schaftfräser aus der Legierung mit einem Vanadiumgehalt von 3,5 % aufweist.hold of 3.5% and 15%, two-headed end mills with a diameter of 10 mm are formed and compared with regard to the end face milling of an SKD 11 tool steel block made of HRC 23 at a speed of 580 min, a feed speed of 51 mm / min and a cutting depth of 9 mm, working without cutting fluid. The service life is compared depending on the milling distance until the point in time when the tools show a flank wear of 0.08 mm. The end mill from of the alloy with a vanadium content of 3.5% this wear at 800 mm, while the end mill made of the alloy with a vanadium content of 15% at 1600 mm has only a flank wear of 0.03 mm and thus more than 500% better performance than the End mill made from the alloy with a vanadium content of 3.5%.

Wie in den Beispielen 1 bis 4 beschrieben ist, kann man bei dem Legierungsaufbau der dispersipnsverstärkten Schneilarbeitsstähle nicht nur von der Zusammensetzung allein sprechen, ohne auf den Gehalt und die Morphologie der dispergierten Materialien (erfindungsgemäß Carbide des Typs MC) Bezug zu nehmen, d. h. auf die Herstellungsmethode, durch die die Eigenschaften und die Leistungen einer Legierung in starkem Maße beeinflußt werden. Beispielsweise besitzt die Legierung des Beispiels 1 mit einem Vanadiumgehalt von 3,5 % eine ähnliche Zusammensetzung wie die Legierung SKH57, zeigt jedoch eine wesentlich höhere Querbruchfestigkeit als die letztere, die nach einem Schmelzverfahren hergestellt worden ist.As described in Examples 1 to 4, the dispersion-reinforced alloy structure can be used Cutting tool steels not only in terms of their composition speak alone, without referring to the content and morphology of the dispersed materials (according to the invention carbides of type MC), d. H. on the manufacturing method through which the properties and performances an alloy can be influenced to a great extent. For example the alloy of Example 1 with a vanadium content of 3.5% has a similar composition like the alloy SKH57, but shows a significantly higher transverse breaking strength than the latter, the has been manufactured by a melting process.

Wenngleich WoIframcarbidwerkzeuge in großem Umfang und mit Erfolg für die meisten spanabhebenden Metallbearbeitungsmaßnahmen angewandt werden können, ist Schnellarbeitsstahl im allgemeinen für die spanende Bearbeitung von Guß-Albeit woIfram carbide tools on a large scale and with Success that can be applied to most metal cutting operations is high speed steel generally for the machining of cast iron

j /SVj / SV

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eisen, Aluminium, Titan und Legierungen davon besser geeignet, insbesondere bei unterbrochenen Bearbeitungsgängen. Duktilitäten von TRS 210 bis 230 kg/mm2 sind mehr als ausreichend für die spanabhebende Bearbeitung, wobei jedoch die Anwendung von Schneilarbeitsstahl durch dessen geringe Härte beeinträchtigt ist. Bislang war es jedoch ohne Verminderung der Duktilität nicht möglich, die Härte oder die Verschleißfestigkeit durch Steigerung des Carbidgehalts zu verbessern.Erfindungsgemäß werden nun Methoden angegeben, mit denen es möglich ist, den Vanadiumgehalt auf bis zu 38 % zu steigern und damit eine Kombination von großer Härte und nur wenig verminderter Duktilität bei Schnellarbeitsstählen zu erreichen.iron, aluminum, titanium and alloys thereof are more suitable, especially for interrupted machining operations. Ductilities of TRS 210 to 230 kg / mm 2 are more than sufficient for machining, although the use of high-cut steel is impaired by its low hardness. So far, however, it has not been possible to improve the hardness or the wear resistance by increasing the carbide content without reducing the ductility. According to the invention, methods are now specified with which it is possible to increase the vanadium content up to 38% and thus a combination of large To achieve hardness and only slightly reduced ductility in high-speed steels.

Das erfindungsgemäße pulvermetallurgische Verfahren besitzt weiterhin erhebliche Vorteile gegenüber der herkömmlichen Herstellung von Schnellarbeitsstählen. Beispielsweise wurden wegwerfbare Einsatzstücke und dergleichen .durch Bearbeiten von Grundmaterialien herg.estellt. Die Steigerung des Carbidgehalts führt jedoch zu Schwierigkeiten bei der Herstellung und steigert die Kosten der Bearbeitung und der dafür notwendigen Vorrichtungen und gleicht den Vorteil der besseren Leistung des Werkzeugs aus. Durch pulvermetallurgische Methoden werden diese Herstellungsprobleme auf die der Pulververdichtung reduziert, wodurch die bisherigen Einschränkungen überwunden werden können. The powder metallurgical method according to the invention has there are still considerable advantages over the conventional production of high-speed steels. For example disposable inserts and the like have been manufactured by machining base materials. However, the increase in the carbide content leads to Difficulties in manufacture and increases the cost of machining and the devices required for it and offsets the benefit of the tool's better performance. By powder metallurgical methods these manufacturing problems on those of powder compaction reduced, whereby the previous restrictions can be overcome.

Claims (5)

PATENTANWÄLTE TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Beim Europäischen Patentamt zugelassene Vertreter — Professional Representatives before the European Patent Office Mandatalres agrees pres !'Office european des brevets Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-lng. H. Steinmeister Dipl.-lng, F. E. Müller Artur-Ladebeck-Strasse Tnftstrasse 4, D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD t.M/cb 7. Dezember 1982 Case 1611 Deutsche Patentanmeldung P 32 39 718.6 (PCT/JP82/00113) The Furukawa Electric Co., Ltd. No. 6-1, 2-chome, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo,Japan Kanto Denka Kogyo Co., Ltd. No. 2-1, 1-chome, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan Fujidie Co., Ltd. No. 17-10, 2-chome, Shimomaruku, Oota-ku, Tokyo, Japan Sinter-Schnellarbeitsstahl mit hohem Vanadiumgehalt und Verfahren zu seiner Herstellung Priorität: 08. April 1981, Japan, Nr. 56-52709 Internationales Anmeldedatum: 08. April 1982 PatentansprüchePATENTANWÄLTE TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Representatives admitted to the European Patent Office - Professional Representatives before the European Patent Office Mandatalres agrees pres! 'Office european des brevets Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister Dipl.-lng, FE Müller Artur-Ladebeck-Strasse Tnftstrasse 4, D-8OOO MÜNCHEN 22 D-48OO BIELEFELD tM / cb December 7, 1982 Case 1611 German patent application P 32 39 718.6 (PCT / JP82 / 00113) The Furukawa Electric Co., Ltd. No. 6-1, 2-chome, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan Kanto Denka Kogyo Co., Ltd. No. 2-1, 1-chome, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan Fujidie Co., Ltd. No. 17-10, 2-chome, Shimomaruku, Oota-ku, Tokyo, Japan High vanadium sintered high speed steel and method of making it Priority: April 08, 1981, Japan, No. 56-52709 International filing date: April 08, 1982 Claims 1. Sinter-Schnellarbeitsstahl mit hohem Vanadiumgehalt der Zusammensetzung
1,4 bis 6,2 % C,
1. Sintered high speed steel with high vanadium composition
1.4 to 6.2% C,
10,0 bis 24,0 % W + 2Mo (W-Äquivalent),10.0 to 24.0% W + 2Mo (W equivalent), 3,0 bis 6,0 % Cr,3.0 to 6.0% Cr, 8,5 bis 38 % V,8.5 to 38% V, TER MEER · MÜLLER · sVeFnMEISTeH ···· *..*.!.. Case 1611TER MEER · MÜLLER · sVeFnMEISTeH ···· * .. *.! .. Case 1611 weniger als 17 % Co,less than 17% Co, Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.Remainder Fe and unavoidable impurities.
2. Verfahren zur Herstellung eines Sinter-Schnellar-2. Process for the production of a sintering high-speed beitsstahls mit hohem Vanadiumgehalt der Zusammensetzungsteel with high vanadium composition 1.4 bis 6,2 % C,1.4 to 6.2% C, 10,0 bis 24,0 % W + 2Mo,10.0 to 24.0% W + 2Mo, 3,0 bis 6,0. % Cr, .3.0 to 6.0. % Cr,. 8.5 bis 38 % V,8.5 to 38% V, weniger als 17 % Co,less than 17% Co, Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Legierungsbestandteile in Form der pulverförmigen Oxide mit pulverförmigem Kohlenstoff oder Graphit (nachfolgend der Einfachheit halber Kohlenstoff genannt) vermischt, die Mischung in einem Wasserstoffstrom erhitzt und dadurch die Mischung durch den zugesetzten Kohlenstoff und den strömenden Wasserstoff gleichzeitig zu einem Legierungspulver reduziert, das Legierungspulver mit den notwendigen Einstellungen der Zusammensetzung pulverisiert, das Legierungspulver zu einem verdichteten Körper preßt, den verdichteten Körper im Vakuum sintert und schließlich die Matrix des gesinterten Körpers durch eine Wärmebehandlung in Martensit umwandelt.Remainder Fe and unavoidable impurities, characterized in that the Alloy components in the form of powdery oxides with powdered carbon or graphite (hereinafter for the sake of simplicity called carbon) mixed, the mixture heated in a hydrogen stream and thereby the mixture by the added carbon and the flowing hydrogen at the same time to an alloy powder reduced, pulverizing the alloy powder with the necessary composition settings, pressing the alloy powder into a compacted body, sintering the compacted body in a vacuum, and finally converting the matrix of the sintered body into martensite through a heat treatment. 3. Verfahren zur Herstellung eines Sinter-Schnellarbeitsstahls mit hohem Vanadiumgehalt der Zusammensetzung3. A method of making a sintered high speed steel with a high vanadium content of the composition 1.4 bis 6,2 % C,1.4 to 6.2% C, 10,0 bis 24,0 % W + 2Mo,
3,0 bis 6,0 % Cr,
10.0 to 24.0% W + 2Mo,
3.0 to 6.0% Cr,
8.5 bis 38 % V,
weniger als 17 % Co,
8.5 to 38% V,
less than 17% Co,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, daß mandie Legierungsbestandteile in Form der pulverförmigen OxideRemainder Fe and unavoidable impurities, characterized in that mandie Alloy components in the form of powdery oxides TERMEER-MOLLER-STBlNMElSTBfJ!..:.. '..*.'... Case 1611TERMEER-MOLLER-STBlNMElSTBfJ! ..: .. '.. * .'... Case 1611 ~" Ja ~ ~ " Yes ~ mit pulverförmigem Kohlenstoff oder Graphit (nachfolgend der Einfachheit halber Kohlenstoff genannt) vermischt, die Mischung in einem Wasserstoffstrom erhitzt und dadurch die Mischung durch den zugesetzten Kohlenstoff und den strömen den Wasserstoff gleichzeitig zu einem Legierungspulver reduziert, das Legierungspulver mit der notwendigen Einstellung der Zusammensetzung pulverisiert, das Legierungspulver zu einem verdichteten Körper preßt, den verdichteten Körper im Vakuum sintert, den erhaltenen gesinterten Körper heißisostatisch preßt und schließlich die Matrix des gesinterten Körpers durch eine Wärmebehandlung in Martensit umwandelt.with powdered carbon or graphite (hereinafter called carbon for the sake of simplicity), the mixture is heated in a stream of hydrogen and thereby the Mixture by the added carbon and the flow reduced the hydrogen to an alloy powder at the same time, the alloy powder pulverized with the necessary setting of the composition, the alloy powder presses into a compacted body, sintering the compacted body in a vacuum, the obtained sintered body hot isostatic presses and finally the matrix of the sintered body by a heat treatment in martensite converts.
4. Verfahren zur Herstellung eines Sinter-Schnellarbeitsstahls mit hohem Vanadiumgehalt der Zusammensetzung4. Process for the production of a sintered high speed steel with high vanadium content of the composition 1.4 bis 6,2 % C,1.4 to 6.2% C, 10,0 bis 24,0 % W + 2Mo,
3,0 bis 6,0 % Cr,
10.0 to 24.0% W + 2Mo,
3.0 to 6.0% Cr,
8.5 bis 38 % V,8.5 to 38% V, weniger als 17 % Co,less than 17% Co, Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Legierungsbestandteile in Form der pulverförmigen Oxide mit pulverformigem Kohlenstoff vermischt und dabei den Vanadiumoxidgehalt auf einen niedrigen Wert einstellt, die Mischung in einem Wasserstoffstrom erhitzt und dadurch die Mischung durch den zugesetzten Kohlenstoff und den strömenden Wasserstoff gleichzeitig zu einem Legierungspulver reduziert, das reduzierte Legierungspulver mit pulverförmigem Vanadiumcarbid auf den gewünschten Wert anreichert, die erhaltene Mischung mit der notwendigen Kohlenstoffkorrektur pulverisiert, die Mischung zu einem verdichteten Körper preßt, den verdichteten Körper im Vakuum sintert und schließlich die Matrix des gesinterten Körpers durch eine WärmebehandlungRemainder Fe and unavoidable impurities, characterized in that one the alloy components in the form of the powdery Oxides mixed with powdered carbon and the vanadium oxide content is set to a low value, the mixture is heated in a stream of hydrogen and thereby the mixture by the added carbon and the flowing hydrogen at the same time to one Alloy powder reduced, the reduced alloy powder with powdered vanadium carbide on the Enriching the desired value, pulverizing the mixture obtained with the necessary carbon correction that The mixture is pressed into a compacted body, the compacted body is sintered in a vacuum and finally the Matrix of the sintered body by heat treatment TER MEER · MÖLLER ■ STe!nMEISTSE*J .!..TER MEER · MÖLLER ■ STe! NMEISTSE * J.! .. Case 1611Case 1611 in Martensit umwandelt.converts to martensite.
5. Verfahren zur Herstellung eines Sinter-Schnellarbeitsstahls der Zusammensetzung
1,4 bis 6,2 % C,
5. A method of making a high speed sintered steel of the composition
1.4 to 6.2% C,
10,0 bis 24,0 % W + 2Mo, 3,0 bis 6,0 % Cr,
8,5 bis 38 % V,
weniger als 17 % Co,
Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Legierungsbestandteile in Form der pulverförmigen Oxide mit pulverförmigem Kohlenstoff vermischt und dabei den Vanadiumoxidgehalt auf einen niedrigen Wert einstellt, die Mischung in einem Wasserstoffstrom erhitzt und dadurch die Mischung durch den zugesetzten Kohlenstoff und den strömenden Wasserstoff gleichzeitig zu einem Legierungspulver reduziert, das reduzierte Legierungspulver mit pulverförmigem Vanadiumcarbid auf den gewünschten Wert anreichert, die erhaltene Mischung mit der erforderlichen Kohlenstoffkorrektur pulverisiert, die Mischung zu einem verdichteten Körper preßt, den verdichteten Körper im Vakuum sintert, den erhaltenen gesinterten Körper heißisostatisch preßt und schließlich die Matrix des gesinterten Körpers durch eine Wärmebehandlung in Martensit umwandelt.
10.0 to 24.0% W + 2Mo, 3.0 to 6.0% Cr,
8.5 to 38% V,
less than 17% Co,
Remainder Fe and unavoidable impurities, characterized in that the alloy components in the form of the powdery oxides are mixed with powdery carbon and the vanadium oxide content is set to a low value, the mixture is heated in a hydrogen stream and thereby the mixture is caused by the added carbon and the flowing hydrogen at the same time reduced to an alloy powder, the reduced alloy powder enriched with powdered vanadium carbide to the desired value, pulverized the mixture obtained with the necessary carbon correction, pressed the mixture into a compacted body, sintered the compacted body in a vacuum, hot isostatic pressing the obtained sintered body and finally converting the matrix of the sintered body into martensite through a heat treatment.
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